Разработка технологии получения жирных кислот (ЖК) из соапстока производства растительных масел без образования опасных отходов и стоков получила развитие в 2023 году.
В производствах подсолнечного масла в зависимости от технологической схемы и способов выделения основных продуктов образуется множество вторичных продуктов и отходов.
Обработка жиров растворами щелочи (химическая рафинация) является одним из наиболее распространенных методов. В результате химической реакции образуется нерастворимые в нейтральном жире соли, мыла, водные растворы. Образовавшуюся мыльную массу называют соапстоком, которая обладает высокой стабилизирующей и абсорбционной способностью. Соапсток экстракционных подсолнечных масел содержит нейтральный жир, жирные кислоты и продукты его превращения.
Основным и традиционным способом получения ЖК из соапстока на сегодняшний день является сернокислотное разложение. Этот метод заключается в разложении мыл и нейтральных жиров концентрированной серной кислотой, отделении кислых сульфатных вод и не окисленный остаток. Согласно этому методу, соапсток разбавляют водой, нагревают до необходимой температуры, обрабатывают избытком серной кислоты и подают полученную смесь в колонну – разделитель. При разделении получают: верхний слой – жирные кислоты, средний слой – не окислённые компоненты соапстока, нижний слой – кислые сульфатные воды. Основным недостатком данного метода является большой расход серной кислоты - процесс проводят периодический, с большими потерями нейтрального жира, образования значительного количества опасных агрессивных стоков, требующих дальнейшей утилизации.
Целью нашей работы является - создание технологии выделения жирных кислот из соапстока (производства растительного масла), увеличение выхода ЖК, обеспечение непрерывности процесса, нейтрализация образовавшихся опасных агрессивных стоков.
В ходе проделанной работы нами разработана безотходная технология получения ЖК с высокими качественными показателями. Способ позволяет перерабатывать соапсток с получением жирных кислот и нейтральных жиров, сухой остаток с содержанием витаминов Е (добавка в комбикорма) и технически нейтральную чистую воду.
Нами были изучены физико-химические характеристики соапстока и исследованы закономерности взаимодействия мыльных растворов с серной кислотой.
В результате исследований установлены оптимальные параметры процесса; выбран способ переработки, обеспечивающий максимальное извлечение жирных кислот и нейтральных жиров из соапстока. Преимущество предлагаемой собственной технологии в том, что сульфатная вода нейтрализуется до состояния технической чистой воды. Дополнительно получаем из нерастворенного остатка востребованный продукт – богатый витамином Е добавка в комбикорма.
Также целью наших исследований является оптимизация процесса выделения из соапстока ЖК для создания перерабатывающей установки без вредных выбросов в атмосферу и окружающую среду.
Количественный выход ЖК из соапстока определяли после отстаивания и разделения на центрифуге. Для достижения поставленной цели были изучены физико-химические характеристики соапстока и исследованы закономерности взаимодействия соапстока с выбранной кислотой. Эксперименты по изучению механизма взаимодействия соапстока с кислотой приводили на двух лабораторных установках периодического действия, представляющей собой реактор мешалкой с подогревом и кавитационная установка с эжекцией кислоты. Использовалась также делительная воронка и центрифуга. Содержание ЖК в соапстоке после отделения определяли по модифицированной методике ГОСТ 5480–59. Кислотное число установили по ГОСТ 5476–80. Концентрацию водородных ионов измерили с помощью иономера марки И-160МИ. Массовую долю ЖК определяли методом жидкостной хроматографии. Реологические свойства соапстока исследовали на ротационном вискозиметре ВСН-3.
Способ выделения жирных кислот осуществлялся следующим образом:
Исходный соапсток подогрели до необходимой температуры и проводили гидролиз при температуре до +130 °C, далее проводили расщепление в среде кислоты с концентрацией до 10–25 % в реакторе с нагревом до +95 °C. После, охлаждали реакционную смесь до +25 °C и разделили на три слоя: жирные кислоты отправили в емкость готовой продукции, средний не растворенный в кислоте осадок перемешали с сухим отходом отрубей и получили комбикорм, обогащенный витамином Е. Кислые воды нейтрализовали кальцинированной содой и отправили на дистилляцию, получив чистую техническую воду.
В итоге получили 25% жирных кислот, 25% нейтральных жиров, 40% нейтральная техническая вода (pH7) и 10% сухой остаток с содержанием витаминов Е (добавка в комбикорма).